异质结氧化物薄膜晶体管的性能优于单层器件,主要原因可能在于异质结接触界面的特殊性。在异质结的界面,会形成一种二维电子气,这种电子气是由于两种不同材料的带隙差异以及电子亲和能的差异引起的,它在电导通道中有很高的电子浓度,并且处于量子束缚状态,因此具有较高的载流子移动率。
阈值电压的提升或许可以归因于两个方面:一是异质结的形成改变了电极和氧化物之间的能级对齐关系,调整了阈值电压;二是在两种不同材料的异质结界面,电子的分布会发生改变,相比单层氧化物,更多的电子集中在异质结界面,改变了电压-电流特性,从而调整了阈值电压。
但是,异质结氧化物薄膜晶体管仍有其不足之处,例如制作工艺复杂,易产生界面态,不利于电子迁移,而且不同材料的热膨胀系数差异可能导致器件在长期工作下发生机械应力,影响稳定性。
参考文献:
1. Nomura K, Ohta H, Takagi A, et al. Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors. Nature, 2004, 432:488-492.
2. Kim M G, Kanatzidis M G, Facchetti A, et al. Low-temperature fabrication of high-performance metal oxide thin-film electronics via combustion processing. Nat Mater, 2011, 10: 382-388.
3. Choi J, Lee J, Kang M S, et al. High-performance low-voltage organic thin film transistors with bilayer gate dielectrics. Appl Phys Lett, 2007, 90: 062106.
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